宇宙中最大的系统结构，星系团中的物质如何保持平衡？

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一种衡量星系团中物质数量的方法显示了热气体、恒星和其他物质数量之间的平衡。这一结果是首次使用观测数据来测量这种平衡，这一平衡是20年前提出的理论，它将对发光和暗物质、普通物质之间的关系以及宇宙是如何膨胀产生新的见解。星系团是宇宙中最大的系统结构，每个星系团由大约1000个巨大的星系组成。它们含有大量的暗物质，以及热气体和较冷的“普通物质”，如恒星和较冷的气体。

在发表于《自然通讯》(Nature Communications)的一项新研究中，一个由美国密歇根大学(University of Michigan)和英国伯明翰大学(University of Birmingham)天体物理学家领导的国际团队使用了来自本星系团子结构研究(LoCuSS)的数据
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来测量组成星系团的三个主要质量成分之间的联系——暗物质、热气体和恒星。研究小组成员们用了12年的时间收集数据，这些数据的波长跨度为1000万倍。

使用的是钱德拉和xmm -牛顿卫星、ROSAT全天观测卫星、斯巴鲁望远镜、英国红外望远镜(UKIRT)、Mayall望远镜、Sunyaev Zeldovich阵列和普朗克卫星。利用密歇根大学(University of Michigan)博士艾莉亚·法拉希(Arya Farahi)博士在博士研究期间建立的复杂统计模型和算法，研究小组得出结论，研究的星团中气体和恒星的总和几乎是暗物质质量的固定比例。这意味着当恒星形成时，可用的热气体量将成比例地减少

目前是卡内基梅隆大学物理系的麦克威廉姆斯博士后法拉希博士说：这证实了流行的冷暗物质理论预测。伯明翰大学物理与天文学院的Graham Smith博士和LoCuSS的首席研究员说：宇宙中一定数量的物质坍缩形成星系团。但一旦它们形成，这些集群就是‘封闭的盒子’。热气体要么形成了恒星，要么仍然是气体，但总体数量保持不变。密歇根大学的August E. Evrard教授说：这项研究是由十多年来对望远镜的投资推动。

利用这些高质量的数据，天文学家能够对41个邻近的星系团进行特征描述，并发现一种特殊的关系，特别是恒星质量和热气体质量之间的反相关行为。这是很重要的，因为这两种测量方法结合在一起，为我们提供了对整个系统质量的最佳指示。这些发现将对天文学家测量宇宙整体性质的努力至关重要，通过对星系团内部物理的更好理解，研究人员将能够更好地理解暗能量的行为以及宇宙膨胀背后的过程。

星系团本身是迷人的，但在许多方面仍然是神秘结构，解开控制这些系统 结构的复杂天体物理学将为更广泛地了解宇宙打开许多大门。从本质上说，如果想要了解宇宙是如何运作的，就需要了解星系团。由于新一代望远镜的出现，该团队所研究的这类数据在未来几十年将增长几个数量级。新一代望远镜包括目前正在智利建造的大型天气观测望远镜(LSST)，以及一颗新的x射线卫星e-ROSITA，两者都将在本世纪20年代初开始观测。这些测量结果为星系团的精确科学奠定了基础！


本文选自：今日头条